美国宇航局追踪碰撞过程中的超大质量黑洞

美国宇航局追踪碰撞过程中的超大质量黑洞根据定义，矮星系包含总质量小于30亿个太阳的恒星--或比银河系小20倍左右。天文学家长期以来一直怀疑，矮星系会进行合并，特别是在相对早期的宇宙中，以便成长为今天看到的较大的星系。然而，目前的技术无法观测到第一代矮星系的合并，因为它们在遥远的距离上异常微弱。另一种策略是寻找更近的矮星系合并，但到目前为止还没有成功。这项新的研究克服了这些挑战，通过对钱德拉X射线深层观测进行系统调查，并将其与来自美国宇航局的宽红外测量探测器（WISE）的红外数据和来自加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）的光学数据相比较。钱德拉对这项研究特别有价值，因为黑洞周围的物质可以被加热到数百万度，产生大量的X射线。研究小组在碰撞的矮星系中寻找一对明亮的X射线源作为两个黑洞的证据，并发现了两个例子。用钱德拉发现了矮星系中两对处于碰撞过程中的超大质量黑洞的证据。这两对黑洞在钱德拉的X射线和加拿大-法国-夏威夷望远镜的光学光线下显示。左边的合并处于后期阶段，被赋予了Mirabilis这个单一的名字。另一个合并处于早期阶段，两个矮星系被命名为Elstir（底部）和Vinteuil（顶部）。天文学家认为，矮星系--那些质量比银河系小20倍左右的星系--通过与其他星系的合并而成长。这是早期宇宙中星系生长的一个重要过程，这一发现为科学家提供了更详细的研究实例。其中一对位于距离地球7.6亿光年的Abell133星系团中，在左边的合成图中看到。粉红色的是钱德拉X射线数据，蓝色的是来自CFHT的光学数据。这对矮星系似乎处于合并的后期阶段，并显示出一个由碰撞产生的潮汐效应造成的长尾。这项新研究的作者给它起了个绰号叫"Mirabilis"，这是根据一种以特别长的尾巴而闻名的蜂鸟的濒危物种。只选择了一个名字，因为两个星系合并成一个星系的过程几乎已经完成。这两个钱德拉源显示了来自每个星系中黑洞周围物质的X射线。Mirabilis的X射线和光学合成另一对是在Abell1758S发现的，这是一个大约32亿光年外的星系团。右边是来自钱德拉和CFHT的合成图像，使用的颜色与Mirabilis的相同。研究人员给合并的矮星系起了个绰号"Elstir"和"Vinteuil"，以MarcelProust的《寻找逝去的时光》中虚构的艺术家命名。Vinteuil是在上面的星系，Elstir是在下面的星系。这两个星系都有与之相关的钱德拉源，同样来自每个星系中黑洞周围物质的X射线。研究人员认为这两个星系已经陷入了合并的早期阶段，导致两个碰撞的星系在引力作用下形成了一座由恒星和气体组成的桥梁。Elstir&Vinteuil的X射线和光学合成图合并的黑洞和矮星系的细节可能为我们了解银河系自己的过去提供启示。科学家们认为，几乎所有的星系都是从矮星系或其他类型的小星系开始的，并在数十亿年的时间里通过合并而成长。对这两个系统的后续观测将使天文学家能够研究对了解宇宙最早阶段的星系及其黑洞至关重要的过程。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349871.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349871.htm

NASA钱德拉X射线天文台窥探到两对巨大黑洞的碰撞

NASA钱德拉X射线天文台窥探到两对巨大黑洞的碰撞其中一对黑洞似乎正处于撞击的后期阶段，这一过程被称为合并，最终将形成一个单一的巨型黑洞和更大的星系。它位于距离地球约7.6亿光年的一个名为Abell133的星系团中。研究人员以一种濒临灭绝的蜂鸟命名这对组合为"Mirabilis"。另一对是在大约32亿光年外的Abell1758S星系团中，它似乎处于合并的早期阶段，连接两个星系的恒星和其他物质的"桥梁"充当了宇宙碰撞的前缘。这并不是天文学家第一次发现黑洞在玩拼图游戏，但是在矮星系的中心出现这种庞然大物还是第一次。领导这项研究的阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校研究生MarkoMicic在一份声明中说："天文学家已经发现了许多黑洞在相对较近的大型星系中碰撞的例子。但是在矮星系中寻找它们的挑战要大得多，直到现在还没有成功。"这与其说是说明了碰撞的矮星系的稀有性，不如说是说明了研究较暗的矮星系有多难--这一发现更多是技术和工艺改进的产物。在这种情况下，研究人员利用钱德拉的超能力来寻找黑洞周围产生大量X射线的过热物质。他们去寻找碰撞的矮星系中的成对黑洞，并找到了这两组黑洞。矮星系引起了天体物理学家和宇宙学家的兴趣，因为它们就像一个回到宇宙深处的窗口，并可能提供对我们自己星系年轻时的洞察力。共同作者、阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校的布伦娜-威尔斯说："由于反复合并，早期宇宙中的大多数矮星系和黑洞到现在可能已经变大了很多。在某些方面，矮星系是我们的星系祖先，经过数十亿年的演变，产生了像我们自己的银河系这样的大星系。"幸运的是，我们自己的星系不会很快与另一个星系发生碰撞。但是，如果你在40亿年后碰巧还诞生在太阳系，那就得提防与仙女座的撞击。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346125.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346125.htm

揭开神秘的面纱：超大质量黑洞是如何变得如此巨大的？

揭开神秘的面纱：超大质量黑洞是如何变得如此巨大的？研究人员结合X射线勘测和超级计算机模拟，追踪了120亿年的宇宙黑洞成长过程。他们的研究结果表明，黑洞的增长主要是由吸积驱动的，而兼并则起次要作用，尤其是在宇宙早期。这些发现有助于解释黑洞在宇宙年轻阶段的快速增长。超大质量黑洞是如何获得超大质量的？通过将最前沿的X射线观测与最先进的超级计算机模拟相结合，研究人员对星系中心发现的超大质量黑洞的成长过程进行了迄今为止最好的建模。利用这种混合方法，宾夕法尼亚州立大学天文学家领导的研究小组得出了黑洞在120亿年中生长的完整图景，从宇宙诞生之初的大约18亿年到现在的138亿年。这项研究包括两篇论文，一篇发表在2024年4月的《天体物理学杂志》上，另一篇尚未发表，将提交给同一杂志。研究成果将在6月9日至6月13日在威斯康星州麦迪逊市莫诺纳露台会议中心举行的美国天文学会第244届会议上公布。该成果在新闻发布会上进行了专题介绍，新闻发布会进行了现场直播，现在就可以观看：论文第一作者、宾夕法尼亚州立大学研究生邹凡（音译）说："星系中心的超大质量黑洞的质量是太阳质量的数百万到数十亿倍。它们是如何变成这样的怪物的？这是天文学家几十年来一直在研究的问题，但一直难以可靠地追踪黑洞生长的所有方式。"超大质量黑洞主要通过两种途径生长。它们消耗宿主星系中的冷气体--这个过程被称为吸积--当星系碰撞时，它们会与其他超大质量黑洞合并。"在吞噬宿主星系气体的过程中，黑洞会放射出强烈的X射线，这是追踪黑洞吸积增长的关键，"研究小组负责人、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学埃伯利家族讲座教授兼物理学教授W.NielBrandt说。"我们利用有史以来发射到太空的三个最强大的X射线设施20多年来积累的X射线巡天数据测量了吸积驱动的增长。"研究小组使用了来自美国宇航局钱德拉X射线天文台、欧洲航天局的X射线多镜任务-牛顿（XMM-Newton）和马克斯-普朗克地外物理研究所的eROSITA望远镜的补充数据。总共测量了包含8000多个快速增长黑洞的130万个星系样本中的吸积驱动增长。研究人员将迄今为止发射到太空的最强大X射线设施的X射线观测结果与超级计算机模拟的星系在宇宙历史中的堆积过程相结合，为星系中心发现的超大质量黑洞的生长提供了迄今为止最好的模型。左侧是结合X射线（蓝色）和光学（红、绿、蓝）观测结果的图像，右侧是利用IllustrisTNG进行宇宙学模拟后得到的模拟气体柱密度。观测到的X射线辐射主要来自吸积超大质量黑洞，如插图所示。图中短边的长度与天空中满月的表面大小相同。资料来源：F.Zou(PennState)etal：观测：XMM-SERVS协作组；模拟：TNG协作组；插图：XMM-SERVS协作组：插图：NahksTrEhnl（宾夕法尼亚州立大学）Zou说："我们样本中的所有星系和黑洞在多个波长上都有非常好的特征，在红外、光学、紫外和X射线波段都有极好的测量。数据显示，在所有宇宙纪元，质量更大的星系通过吸积黑洞的速度更快。凭借高质量的数据，我们能够比过去的研究更好地量化这一重要现象。"超大质量黑洞增长的第二种方式是通过合并，即两个超大质量黑洞碰撞并合并在一起，形成一个质量更大的黑洞。为了追踪合并后的增长，研究小组使用了IllustrisTNG，这是一套超级计算机模拟，模拟了从宇宙大爆炸后不久到现在的星系形成、演化和合并过程。Brandt说："在我们的混合方法中，我们将观测到的吸积增长与模拟的合并增长结合起来，重现了超大质量黑洞的增长历史。我们相信，通过这种新方法，我们已经绘制出了迄今为止最真实的超大质量黑洞成长图景。"研究人员发现，在大多数情况下，吸积主导了黑洞的增长。合并起了显著的辅助作用，尤其是在过去50亿年的宇宙时间里，对于最大规模的黑洞而言。总的来说，在宇宙年轻的时候，所有质量的超大质量黑洞的增长速度都要快得多。正因为如此，到70亿年前，超大质量黑洞的总数几乎已经定型，而在宇宙早期，许多新的黑洞还在不断涌现。"通过我们的方法，我们可以追踪局域宇宙中的中心黑洞最有可能是如何随着宇宙时间的推移而增长的，"Zou说。"举例来说，我们考虑了银河系中心超大质量黑洞的成长过程，它的质量为400万太阳质量。我们的研究结果表明，我们银河系的黑洞很可能是在宇宙时间相对较晚的时候才成长起来的。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435743.htm

哈勃太空望远镜拍摄的照片展示室女座星系团中的矮星系IC 776

哈勃太空望远镜拍摄的照片展示室女座星系团中的矮星系IC776IC776是室女座星系团中的一个矮星系，由于其发射的X射线而成为人们深入研究的对象，它提供了关于影响星系演化和宇宙学的过程的洞察力。本周"哈勃每周图片"的主角是矮星系IC776。这个由新旧恒星组成的漩涡星系位于室女座--实际上是室女座星系团--距离地球1亿光年。虽然它是一个矮星系，但也被归类为SAB型或"弱棒状"螺旋星系，一项研究将其命名为形态学上的"复杂案例"。哈勃望远镜拍摄的这一高度精细的画面很好地展示了这种复杂性。IC776有一个粗糙、受干扰的圆盘，但看起来是围绕核心旋转的，还有弧形的恒星形成区。这张照片来自一个专门研究室女座星系团中矮星系的观测项目，目的是寻找这些星系中的X射线源。X射线通常是由吸积盘发出的，在吸积盘中，被引力吸入一个紧凑天体的物质碰撞在一起，形成一个发热发光的圆盘。紧凑天体可能是双星对中的白矮星或中子星，从伴星中窃取物质，也可能是星系中心的超大质量黑洞，吞噬着周围的一切。像IC776这样的矮星系在室女座星系团中穿行时，会受到来自星系间气体的压力，这种压力既能刺激恒星的形成，又能为星系的中心黑洞提供能量。这会产生高能吸积盘，其温度足以发出X射线。虽然哈勃无法看到X射线，但它可以与NASA的钱德拉等X射线望远镜协调，利用可见光高分辨率地揭示这种辐射的来源。矮星系被认为对我们了解宇宙学和星系演化非常重要。与天文学的许多领域一样，在整个电磁频谱范围内对这些星系进行研究的能力对它们的研究至关重要。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429025.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429025.htm

科学家在矮星系中发现被甩出家园的超大质量黑洞

科学家在矮星系中发现被甩出家园的超大质量黑洞虽然这个想法可能看起来像科幻小说，但这正是科学家认为在距离地球75亿光年的一个矮星系中发生的事情。他们认为，现在一个无赖的超大质量黑洞来自这个星系，在一次星系合并使两个超大质量黑洞靠得太近之后，被踢出了原来的位置。这是一个耐人寻味的发现，但我们还没有谈到的是，要想成为一个流动的超大质量黑洞需要什么。一个黑洞究竟是如何获得足够的动量来被踢出其母星系的？一组研究人员在一篇预先发表的论文中分解了这一发现，目前可在arXiv上查阅。黑洞可以合并，甚至在星系合并后将对方踢出其母星系。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/YouTube当具有一定规模的星系合并时，它们很可能各自拥有自己的超大质量黑洞。因此，这些黑洞就会在某个地方相遇。通常情况下，这些黑洞会被彼此吸引，互相环绕，有时黑洞会自己合并。当它们靠近时，残余的黑洞通常会得到一个相当于地球绕着我们太阳运行的速度的踢力。通常情况下，这个速度不足以使超大质量黑洞脱离其轨道，并使其跑入星际空间。通常情况下，合并会导致几十公里的踢力击中残余的黑洞，使其位置发生非常小的变化。但是，如果满足正确的条件，这一脚可以变成一脚“世界波”，从它的母星系中被弹出，形成一个在空间中游荡超大质量黑洞。残余黑洞受到的冲击不是那些典型的几十公里，而是以每秒几千公里的速度移动，大约是光速的百分之一到二。在这种速度下，这个流氓超大质量黑洞完全可以摆脱其母星系的引力。更为可怕的是，科学家们认为可能有超过50万个类似这样的超大质量黑洞从它们的家园中被弹出，在星际空间中盘旋。当然，这个数字都是理论上的，更多关于这些失控黑洞的发现可能有助于巩固我们所掌握的数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350739.htm

碰撞的黑洞可能揭示了宇宙膨胀速度的秘密

碰撞的黑洞可能揭示了宇宙膨胀速度的秘密据BGR报道，宇宙一直在膨胀。科学家们几十年来一直相信这一点。然而，对科学家们来说，确定宇宙的膨胀速度一直是困难的。现在研究人员可能终于找到了一种方法来确定宇宙的膨胀速度以及它是如何演变的。当两个黑洞碰撞时，它们在时空中产生涟漪，科学家称之为引力波。现在，科学家们已经开发出一种新技术，可以用来测量这些信号的变化。科学家们相信，这可以帮助更好地了解宇宙的膨胀速度。科学家们在20世纪90年代末首次确定，宇宙正在以加速的速度膨胀。我们把这称为哈勃常数。而且，每当科学家们试图根据哈勃常数来计算宇宙的膨胀速度时，他们最终会得到多个数值。因此，许多人一直在寻找一种更精确的方法来测量宇宙膨胀速度。科学家们希望能更好地测量宇宙膨胀速度的一种方法是通过测量紧密的双黑洞之间的宇宙碰撞。据Space.com报道，他们把这些配对称为“光谱警报器”，它们最终可以给我们提供一种更稳定的方法来测量宇宙膨胀的速度。除了告诉我们宇宙是如何膨胀的，了解加速膨胀的速度还可以告诉我们更多关于早期宇宙的情况。詹姆斯·韦伯望远镜最近发现了已知的最早的星系，但是我们对这些星系最初是如何形成的仍然不甚了解。甚至是宇宙是如何从大爆炸中扩张的。人们希望通过测量黑洞碰撞产生的时空涟漪，为科学家们提供更多的数据来观察。而且，由于像詹姆斯·韦伯望远镜这样的设备已经变得如此复杂，我们可能有一天能够确定宇宙的膨胀速度，是什么在助长这种膨胀，甚至何时，如果有的话，它将放缓。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306615.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306615.htm